11.5 : Chromatographische Auflösung

In der Chromatographie bewegt sich ein gelöster Stoff durch eine Chromatographiesäule und neigt dazu, sich auszubreiten, wobei er eine gaußförmige Bande bildet. Je länger der gelöste Stoff in der Säule verweilt, desto breiter wird das Band. Die Verbreiterung kann zu Überlappungen innerhalb der Säule führen, was die Trennwirksamkeit beeinträchtigt.

Die Wirksamkeit der Trennung kann durch Bestimmung des Trennungsgrads zwischen zwei benachbarten Peaks in einem Chromatogramm bewertet werden, das die einzelnen Komponenten einer Probe repräsentiert.

In der Chromatographie wird die Auflösung als Verhältnis der Retentionszeit oder des Retentionsvolumens zwischen zwei benachbarten Peaks zu deren durchschnittlicher Basisbreite ausgedrückt. Eine höhere Auflösung weist auf eine bessere Trennung der Peaks hin.

Der Auflösungswert ist ein quantitatives Maß für die Fähigkeit einer Säule, zwei Analyten zu trennen. Er gibt den Abstand zwischen zwei Peaks im Verhältnis zu ihrer Breite an. Eine Auflösung von 1,0 führt zu einer 2,3%igen Überlappung zweier Peaks gleicher Breite, was die minimale Trennung für eine genaue Quantifizierung darstellt. Eine Auflösung von 1,5 entspricht einer Überlappung von 0,1 % bei Peaks gleicher Breite und wird als ausreichend für die Basislinienauflösung von Peaks gleicher Höhe angesehen.

Bei niedrigeren Auflösungen ist die Überlappung der Elutionszeit und des Volumens zwischen zwei benachbarten Peaks hoch, was eine signifikante Koelution der beiden gelösten Stoffe bedeutet. Mit zunehmender Auflösung verringert sich der Überlappungsbereich.

Da Gaußsche Kurven eine vorhersagbare Form haben, kann die Gleichung für die Breite bei der Hälfte der maximalen Peakhöhe angepasst werden, wenn die Messung der Basisbreite schwierig ist. Darüber hinaus kann die Auflösung mithilfe des Trennfaktors berechnet werden, der auch als Selektivität bezeichnet wird. Dies ist ein thermodynamisches Maß für die relative Retention zweier gelöster Stoffe, ausgedrückt als Verhältnis ihrer Retentionsfaktoren.

Die Master-Resolution-Equation oder die Purnell-Gleichung verbindet die Auflösung mit der Effizienz. Die Auflösung kann verbessert werden, indem die Retentionszeit verlängert oder die Basislinienbreiten der gelösten Stoffe reduziert werden. Eine Verlängerung der Retentionszeit kann erreicht werden, indem die Wechselwirkung der gelösten Stoffe mit der Säule verstärkt oder die Selektivität der Säule für einen der gelösten Stoffe erhöht wird. Das Hinzufügen weiterer theoretischer Böden, um die Anzahl der Trennstufen zu erhöhen, kann die Auflösung ebenfalls verbessern, indem die Säulenlänge erhöht wird. Dies erhöht jedoch auch die für die Trennung erforderliche Zeit.

In gepackten Säulen steigen die Bandbreiten mit der Quadratwurzel der zurückgelegten Distanz. Gleichzeitig steigt der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Peaks linear mit der zurückgelegten Distanz. Das bedeutet, dass sich die Trennung verbessert, wenn sich die Banden oder Peaks schneller bewegen als die Ausbreitung fortschreitet.